链表是数据结构中的一个基本概念，它是线性表的一种实现。链表与顺序表（基于数组的线性表）不同，链表的元素不需要在内存中连续存储。链表的每个元素由一个节点来表示，每个节点都有一个数据部分和一个指针部分。
以下是链表的几种基本类型：
1. 单链表:
- 在单链表中，每个节点包含两部分：一个是数据部分，另一个是指向下一个节点的指针。
- 最后一个节点的指针部分指向`NULL`，表示链表的结束。
以下是单链表节点的简单C语言表示：
typedef struct Node {
int data; // 数据部分
struct Node* next; // 指向下一个节点的指针
} Node;下面是单链表的基本操作，本次申请的单链表为有空头链表（头节点数据域为空，指针域指向下一个节点），也可以易申请无空头链表。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef int data_t;
//构造链表节点类型
typedef struct node{
data_t data;//保存数据的数据域
struct node*next;//保存下一个节点的地址
} linklist ;
//创建链表的头节点
linklist* create_linklist();
//判空
int linklist_is_emtpy(linklist * head);
//求元素个数
int get_num_linklist(linklist* head);
//按位置插入
int insert_by_pos_linklist(linklist* head,int pos,data_t val);
//读数据
int printf_linklist(linklist*head);
int main()
{
linklist *head=create_linklist();
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
insert_by_pos_linklist(head,i,i+1);
}
printf_linklist(head);
return 0;
}
//读数据
int printf_linklist(linklist*head)
{
if(head==NULL) return -1;
if(head->next->data==-1) return -1;
while (NULL!=head->next)
{
printf("%d ",head->next->data);
head=head->next;
}
printf("\n");
return 0;
}
//创建链表的头节点
linklist* create_linklist()
{
linklist*head=(linklist*)malloc(sizeof(linklist));
if(NULL==head) return NULL;
head->next=NULL;
head->data=-1;
return head;
}
//判空
int linklist_is_emtpy(linklist * head)
{
if(NULL==head) return -1;
return ((head->next==NULL)?1:0);
}
//求元素个数
int get_num_linklist(linklist* head)
{
//判head
if(NULL==head) return -1;
linklist*p=head->next;//p=head
int num=0;
while (p!=NULL)//p->next!=NULL
{
num++;
p=p->next;
}
return num;
}
//按位置插入
int insert_by_pos_linklist(linklist* head,int pos,data_t val)
{
if (head==NULL) return -1;
//判断位置合法性
if(pos<0||pos>get_num_linklist(head)) return -1;
//准备新节点
linklist* new=(linklist*)malloc(sizeof(linklist));
new->data=val;
new->next=NULL;
//先指向pos-1的位置
linklist*p=head;
while (pos--) p=p->next;
//准备链接
new->next=p->next;
p->next=new;
return 0;
}
2.双链表:
- 双链表的每个节点有两个指针：一个指向下一个节点，另一个指向前一个节点。
- 这使得从两个方向遍历链表都变得可能。
3. 循环链表:
- 循环链表与单链表相似，但其最后一个节点不是指向`NULL`，而是指回到第一个节点。
- 这种结构形成了一个循环。
4. 双向循环链表:
- 这是双链表和循环链表的结合体。每个节点都有两个指针，一个指向前一个节点，另一个指向下一个节点。
- 最后一个节点的下一个指针指向第一个节点，而第一个节点的前一个指针指向最后一个节点。
链表具有以下主要优点：
- 动态大小：链表的大小可以在运行时动态更改，而无需预先分配或定义最大长度。
- 插入和删除操作：与数组相比，链表中的元素可以更容易地插入或删除，不需要移动其他元素。
缺点：
- 访问速度：链表不允许随机访问，要访问一个节点，可能需要从头节点开始遍历链表，直到找到所需的节点。
- 更多的内存使用：由于每个节点都需要额外的指针来存储下一个节点的地址，因此链表使用的内存比数组更多。
- 不利于缓存：链表的非连续内存存储可能不如数组那样利于CPU缓存。
在某些情况下，链表可能是最佳选择，当元素的插入和删除操作比元素的访问更为频繁时。